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1、紧固件螺栓弯曲疲劳断裂的典型案例。疲劳是机械零件常见的失效形式,据统计资料分析,在不同类型的零件失效中,有50%一80%是属于疲劳失效。疲劳断裂在破坏前,零件往往不会产生明显的变形和预先的征兆,但破坏却往往是致命的,会酿成重大事故。疲劳损坏产生及发展有其特点,最终形成为疲劳断裂。金属材料在应力或应变的反复作用下发生的性能变化称为疲劳。

2、疲劳断裂概念:材料承受交变循环应力或应变时,引起的局部结构变化和内部缺陷的不断地发展,使材料的力学性能下降,最终导致产品或材料的完全断裂,这个过程称为疲劳断裂。引起疲劳断裂的应力一般很低,疲劳断裂的发生,往往具有突发性、高度局部性及对各种缺陷的敏感性等特点。从图1双头螺柱断口的形状宏观现象分析:。

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断口的下方左右二侧有凹凸不规则状形态出现,左侧有弧线凸状缺口。右侧的沿表面有锯齿状多个微小缺口存在。最下端弧面形成锋利的刀口状态。在广大的中间区(扩展区),许多条贝纹状线条清晰可见。在初始区与广大的贝纹区的断面出现锈迹。在瞬时断裂区有明显的剪切唇口,而且剪切唇区的组织细腻。并且这个区域的断面光滑明亮,没有出现锈迹(说明瞬断时间不长)。

在断裂螺栓的下方区域,螺杆光滑明亮,磨擦痕迹十分明显,是经过反复摩擦而形成的光滑的弧面。断口处的杆径尺寸变化不明显。裂纹源产生在下侧,下边光滑切口及左右锯齿形、弧形缺口,是产生裂纹的源头。断裂试样断口中,裂纹的扩展区域,贝纹线清晰,下段(初期)贝纹线间隙距离比较小,在切向应力反复作用下缓慢扩展,上段区域贝纹线间距扩大,反映裂纹扩展速度在加快(见图1)。

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在现代工程实践中，绝大多数的工程项目都存在由交变应力而引起的疲劳问题。特别是随着机械速度的提高，以及航空航天等现代工业的发展，许多构件或机械工作在更加恶劣的力学环境下，疲劳破坏导致的失效事故占总事故的比例是相当高的，约占70%。人们已将更多的注意力放在解决疲劳问题上。通常所说的疲劳间题实际上包含了循环应力和循环应变两个性质上不同的领域，它们的失效可能有着不同的机理。

另一类是应变循环幅度主要限制在弹性范围内，应力不大于屈服极限，这种情况通常是在轻载或应力分布较均匀的情况下出现，其相应的疲劳寿命较长，疲劳失效循环数达100000以上，一般称为高周疲劳。另一方面是从宏观角度，力学家和工程技术人员力图通过对疲劳问题的宏观力学特征的分析和用简单的实验结果以及半经验的设计理论去指导设计零件和系统，以求能对疲劳寿命和疲劳强度作出较好的估计。

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